北航网络教育-《电力系统分析》开卷考试考前试题与答案(三)

北航在线教育-电力系统分析开卷考试问答(3)一、简短回答问题1.循环功率是如何定义的？在两端电压不相等的双端供电网络中，每个线段上的功率可以看作是两个功率分量的叠加。一个是两端电压相等时的功率；另一个是功率，取决于两端电压和环形网络总阻抗之间的差异，称为循环功率。2.简要描述电力系统稳态运行的基本要求？答：三相电力系统满足系统经济运行的要求。每个发电机的输出必须接近预设值。必须确保连接线路的功率流低于线路的热极限和电力系统的稳定极限。某些中心点母线上的电压水平必须保持在允许范围内，必要时应采用无功补偿方案来实现。区域电网是互联系统的一部分，必须执行合同规定的相邻电网的联络线供电计划；故障前的潮流控制策略用于最小化事故的扰动影响。3.尝试解释如何在潮流计算中对节点进行分类。它的特点是什么？答案： 1)平衡节点，通常一个系统只有一个平衡节点。在计算潮流分布之前，网络中的功率损耗是未知的，因此至少一个节点的有功功率P和无功功率Q不能给出。此外，必须选择一个节点，其电压相角必须设置为零，作为其他节点电压相位的参考。这个节点称为参考节点。为了便于计算，平衡节点和参考节点通常位于同一节点上。平衡节点是电压参考节点，总线被赋予给定值。作为输入数据，通常对其进行缩放。潮流程序计算P1和Q1。由于平衡节点的P和Q不能预先确定，为了使潮流计算结果符合实际，平衡节点往往选择在调节裕度较大的发电机节点。在潮流计算结束时，如果平衡节点的有功功率、无功功率不符合实际情况，必须调整其他节点的边界条件，使平衡节点的功率满足实际允许范围。2)PQ节点，Pi和Qi为输入数据。给出了此类节点的有功功率Pi和无功功率Qi，潮流计算程序计算节点电压幅值Ui和相角。用于无功注入的负载节点和接触节点属于这种类型的节点。在某些情况下，当系统中一些发电厂输送的功率在一定时间内固定时，发电厂总线也可以用作PQ节点。在典型的潮流程序中，绝大多数总线充当PQ节点。3)聚氨酯节点(电压控制总线)、Pi和Ui为输入数据。给出了这些节点的有功功率Pi和节点电压幅值Ui，潮流程序计算节点的无功功率Qi和电压相角。这种节点必须具有足够的无功调节能力，以维持给定的节点电压幅度。电力系统中这种节点的数量很少。4.简述电力系统有功功率对频率的影响。为什么系统应该设置有功功率储备容量？答：当电力系统中的负荷增加时，频率降低，当负荷减少时，频率增加。负载的变化将导致系统频率偏移。当频率变化超过允许范围时，会影响电气设备的正常运行和系统的稳定运行，甚至引发事故。因此，应相应调整发电功率，使系统在所需频率下达到新的平衡。为了保证供电的可靠性和合格的电能质量，系统需要有一定的备用容量。只有当系统的备用容量可用时，系统的频率调整和负荷在电厂之间的最佳分配才是可能的。系统中电源容量大于发电负载的部分称为系统的备用容量，即备用容量=系统的可用电源容量-发电负载。5.简要介绍我国常用的额定电压等级，以及如何规定每种电器的额定电压每个电气设备的额定电压：等于线路的额定电压，这样所有电气设备都可以在额定电压附近运行。电气设备的允许电压偏差一般为5%，沿线电压降一般为10%。因此，要求线路起点端电压为额定值的1.05倍，端电压不小于额定值的0.95倍。发电机通常连接到线路的起点，因此发电机的额定电压是线路额定电压的1.05倍。UGN=联合国(1+5%)变压器一次侧额定电压：等于电气设备的额定电压；对于与发电机直接相连的变压器，一次侧的额定电压等于发电机的额定电压，即u1n=ugn=UN (1 5%)变压器二次侧额定电压：比线路额定电压高5%。由于变压器二次侧的额定电压规定为空载电压，变压器内部电压在额定负载下下降至5%左右。正常情况下，为了使变压器二次侧的电压比线路额定电压高5%，变压器二次侧的额定电压应比线路额定电压高10%。6.电能质量的三个主要指标是什么？他们的要求是什么？答：电压-电压偏移是指电网实际电压与额定电压之间的差值(代数差)。规定：如果用户端额定电压不超过额定电压35KV以上用户为5%；10KV及以下用户为7%；低压照明用户占5%-10%。频率我国标准频率为50Hz，一般频率波动应在0.5Hz以内，精密仪器系统频率波动应在0.2Hz以内波形是正弦波，不能失真。7.简述电力系统标准值的定义和参考值的选择原则。标准值：用其实际值(命名为单位值)与选定值的比率表示：用于选择参考值的规则：可以首先选择电量中的两个参考值，通常首先选择参考功率SB和参考电压UB，在系统中仅选择一个功率参考值，并且变压器的高电压侧和低电压侧上的参考电压的比率等于额定变压比。8.简要描述采用标准系统的好处和选择基准值的规则。回答：采用标准系统：的优点适当的参考值可以简化变压器等效电路。高低压侧变压器标准等效电路的参数相同。采用标准值计算，避免微分误差。当设备的额定值作为参考值时，设备的标称阻抗在一定的数值范围内，便于校核计算误差。用于选择参考值的规则：可以首先选择电量中的两个参考值，通常首先选择参考功率SB和参考电压UB，在系统中仅选择一个功率参考值，并且变压器的高电压侧和低电压侧上的参考电压的比率等于额定变压比。9.简述电力系统短路的类型和危害。答：电力系统中的短路故障有时被称为横向故障，因为它是相对相位或相对接地故障(三相短路)、(单相短路)、(两相短路)、(两相接地短路)。还有一种情况叫做纵向故障，即断线故障。危害：短路电流非常大，导致导体和绝缘体严重发热并损坏它们。导体和总线也可能由于强电流而损坏。短路导致电网电压突然下降，影响电气设备的正常运行。最严重的后果是系统断开。此外，开路故障也会影响通信。10.简要描述电力系统频率变化对用户的影响？答：用户使用的电机转速与系统频率有关。频率的变化会引起电机转速的变化，从而影响产品质量。例如，纺织工业、造纸工业等。由于频率变化，所有产品都会出现缺陷。电子设备已广泛应用于现代工业、国防和科学技术。系统频率的不稳定性会影响电子设备的工作。雷达、电子计算机和其他重要设施将因频率低而无法运行。频率变化也会影响发电厂和系统本身：当火力发电厂的主要辅助机械帆和泵的频率降低时，可供应的空气和水的量将迅速减少，从而影响锅炉的正常运行。低频运行还会增加涡轮叶片上的应力，引起叶片共振，缩短叶片的使用寿命，甚至导致叶片断裂。在低频运行时，由于磁通密度的增加，变压器的铁心损耗和励磁电流会增加。当频率降低时，系统中的无功负荷会增加，无功负荷的增加会促使系统电压水平降低。总之。由于所有设备都是根据系统的额定频率设计的，系统频率质量的下降会影响到各行各业。然而，如果频率太低，整个系统甚至会瓦解，导致大规模停电。11.尝试解释如何在潮流计算中对节点进行分类。它的特点是什么？答案： 1)平衡节点，通常一个系统只有一个平衡节点。在计算潮流分布之前，网络中的功率损耗是未知的，因此至少一个节点的有功功率P和无功功率Q不能给出。此外，必须选择一个节点，其电压相角必须设置为零，作为其他节点电压相位的参考。这个节点称为参考节点。为了便于计算，平衡节点和参考节点通常位于同一节点上。平衡节点是电压参考节点，总线被赋予给定值。作为输入数据，通常对其进行缩放。潮流程序计算P1和Q1。由于平衡节点的P和Q不能预先确定，为了使潮流计算结果符合实际，平衡节点往往选择在调节裕度较大的发电机节点。在潮流计算结束时，如果平衡节点的有功功率、无功功率不符合实际情况，必须调整其他节点的边界条件，使平衡节点的功率满足实际允许范围。2)PQ节点，Pi和Qi为输入数据。给出了此类节点的有功功率Pi和无功功率Qi，潮流计算程序计算节点电压幅值Ui和相角。用于无功注入的负载节点和接触节点属于这种类型的节点。在某些情况下，当系统中一些发电厂输送的功率在一定时间内固定时，发电厂总线也可以用作PQ节点。在典型的潮流程序中，绝大多数总线充当PQ节点。3)聚氨酯节点(电压控制总线)、Pi和Ui为输入数据。给出了这些节点的有功功率Pi和节点电压幅值Ui，潮流程序计算节点的无功功率Qi和电压相角。这种节点必须具有足够的无功调节能力，以维持给定的节点电压幅度。电力系统中这种节点的数量很少。12.影响电力系统负荷能力的因素有哪些？答案33，360影响线路承载能力的三个重要因素是：(1)热极限，(2)电压降极限，和(3)稳态稳定极限。对于短电力线，导体的最高温度取决于热极限。对于中等长度的电力线路，线路负载能力主要取决于电压降的限制。稳态稳定性是长距离输电线路最重要的限制因素。13.电力系统中有哪些类型的故障？答：短路故障被称为电力系统横向故障，因为它们是电力系统相位或相位与地的问题，相位或相位与地的关系被认为是横向关系。还有一种由断线引起的常见故障，称为电力系统纵向故障。所谓的断开通常是指由跳闸引起的非全相运行短路故障可分为三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。当三相短路发生时，三相系统仍然是对称的，所以称之为对称短路。当其他三种短路发生时，三相系统不再对称，所以称为不对称短路。14.简要描述短路的原因和危害？答：所谓短路，是指除电力系统正常运行外，相与相或相与地(或零线)之间的连接。在正常运行中，除中性点外，相位或相位与地绝缘。短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对绝缘损坏。在正常运行期间，电力系统所有部分的绝缘足以承受电压，并有一定的裕度。但是，架空输电线路的绝缘子可能因过电压(如雷击)而闪络，或者绝缘子表面可能因空气污染而在正常工作电压下放电。发电机、变压器、电缆等其他电气设备载流部件的绝缘材料。在运输、安装和运行过程中被削弱或损坏，导致带电部件的相或相之间形成路径；短路故障也可能是由误操作引起的，例如在操作人员检修设备(线路)后，在不拆除接地线的情况下施加电压或带负荷拉动闸刀开关。此外，鸟类和动物会跳过裸露的载流部分，强风或覆冰电线导致的架空线塔倒塌导致的短路也很常见。短路故障对电力系统和电气设备的正常运行非常有害。主要表现在以下几个方面：当：发生短路时，由于电源电路阻抗的降低和突然短路的瞬态过程，短路电路中的短路电流值大大增加，可能会超过电路的额定电流很多倍。短路点离发电机的电气距离越近(即阻抗越小)，短路电流越大。例如，当发电机端发生短路时，流经发电机定子电路的短路电流的最大瞬时值可达到发电机额定电流的两倍，而大容量系统中的短路电流可达到数万甚至数十万安培。短路点的电弧可能烧坏电气设备；当短路电流流过电气设备中的导体时，其热效应将对导体或其绝缘造成损坏。同时，导体还会受到很大的电力冲击，导致导体变形甚至损坏。因此，各种电气设备应具有足够的热稳定性和动态稳定性，以使电气设备在通过最大可能短路电流时不会损坏。15.简要描述电力系统稳态运行的基本要求？答：电力系统的稳态运行应满足以下要求：1)为满足系统经济运行的要求，每台发电机的输出必须接近预设值。2)必须保证连接线路的潮流低于线路热极限和电力系统稳定极限；3)某些中心点母线上的电压水平必须保持在允许范围内，必要时应采用无功补偿方案。4)区域电网是互联系统的一部分，必须执行合同规定的相邻电网的联络线供电计划；5)故障前采用潮流控制策略，将事故的扰动影响降至最低。16.衡量电能质量的指标是什么？答：电能质量包括电压质量、频率质量和波形质量。电压质量和频率质量通常通过偏差是否超过给定值来衡量。中国规定用户供电电压的允许偏差为额定值的5%-7%，额定频率为50Hz，允许偏差为0.2-0.5 Hz。波形质量通过失真是否超过给定值来衡量。所谓失真率(或正弦波失真率)是指答：一般来说，系统的实际负荷是由三种不同变化规律的可变负荷组成的：第一种类型具有非常小的变化范围(0.1% 0.5%)和非常短的周期(通常在10秒内)。这种负载变化是非常偶然的。第二类变化范围较大(0.5% 1.5%)，周期较长(一般为10秒 3分钟)，主要包括电炉、压光机、电力机车等冲击负荷的变化。第三种类型的可预测负载具有最大的变化范围和最长的周期。这种负荷变化是由生产、生活、天气等变化引起的。电力系统的有功功率和频率调节一般可分为一次调节、二次调节和三次调节。由第一次负载变化引起的频率偏移由发电机调节器调节，这称为一次频率调节。由第二负载变化引起的频率偏移由发电机组的频率调制器进行调节，这称为二次频率调节。对于第三种类型的负荷变化，必须根据预测负荷曲线和优化原则，在各电厂(机组)之间进行经济负荷分配，也称为三重调整。18.简述电力系统中的主要无功电源和无功负荷。答：电力系统的无功功率向系统发出滞后无功功率。通常，系统中有以下类型的无功电源。一个是运行过度的同步发电机和同步电动机。其次，无功补偿电源包括电容器、静止无功补偿器和同步电容器。三是110千伏及以上电压线路的充电电源。系统中的无功负荷主要